Формирование ЭГД течений в сильнонеоднородных электрических полях при двух механизмах зарядообразования.
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
238 0
SM ISO690:2012
СТИШКОВ, Юрий, ЧИРКОВ, Владимир. Формирование ЭГД течений в сильнонеоднородных электрических полях при двух механизмах зарядообразования.. In: Materials Science and Condensed Matter Physics, 13-17 septembrie 2010, Chișinău. Chișinău, Republica Moldova: Institutul de Fizică Aplicată, 2010, Editia 5, p. 267.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Materials Science and Condensed Matter Physics
Editia 5, 2010
Conferința "Materials Science and Condensed Matter Physics"
Chișinău, Moldova, 13-17 septembrie 2010

Формирование ЭГД течений в сильнонеоднородных электрических полях при двух механизмах зарядообразования.


Pag. 267-267

Стишков Юрий, Чирков Владимир
 
НОЦ «Электрофизика» физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета
 
 
Disponibil în IBN: 22 aprilie 2021


Rezumat

В работе проанализированы основные особенности процесса формирования ЭГД течений для двух основных механизмов электризации: инжекция с поверхности электрода и диссоциация в объеме. В имеющейся на сегодняшний день литературе фактически нет работ по описанию формирования ЭГД течений, за исключением небольшого количества экспериментальных данных. С одной стороны, это связано с высокой сложностью теоретического описания данного явления и с отсутствием до недавнего времени алгоритмов компьютерного моделирования, позволявших решить рассматриваемую задачу. А, с другой стороны, распространенные экспериментальные методы изучения ЭГД течений применимы в основном лишь для стационарных и квазистационарных течений, и могут дать информацию только об их кинематике, но не о динамической структуре. Возможность изучения переходных ЭГД процессов появилась благодаря развитию алгоритмов компьютерного моделирования, основанных на совместном решении уравнений Нернста-Планка, Навье-Стокса и Пуассона, составляющих полную систему уравнений электрогидродинамики. Два из трёх уравнений являются нестационарными, т.е. позволяют моделировать переходной процесс установления ЭГД течений. В данной работе анализ проведен на основе результатов компьютерного моделирования ЭГД течений в системе электродов игла-плоскость. Эта система характеризуется сильнонеоднородным распределением напряжённости электрического поля, что приводит к ряду особенностей ЭГД течений и создаёт благоприятные условия для инжекционного механизма зарядообразования. В инжекционной модели зарядообразования на игольчатом (активном) электроде задано граничное условие, описывающее рождение (инжекцию) ионов. Во второй модели рассматривается случай образования объемного заряда за счет диссоциации. Скорость диссоциационного зарядообразования задается зависящей от напряжённости электрического поля согласно формуле Френкеля. Анализ результатов. Инжекционная модель: инжектируемый заряд формирует вокруг игольчатого электрода заряженный слой за время, характеризуемое подвижностью ионов и локальной напряженностью поля, и сильно понижает напряжённость электрического поля у активного электрода. Затем формируется струйка ЭГД течения, быстро отводящая заряд из приэлектродного слоя и, тем самым, приводящая к повышению напряжённости поля у иглы и усилению зарядообразования. Последнее, в свою очередь, приводит к увеличению локальной плотности заряда и, в результате к очередному ослабеванию инжекции. На временных кривых на фоне плавного спада зависимости плотности заряда от времени возникают периодические флуктуации заряда и поля, напоминающие импульсы Тричела. Затем, после нескольких периодов колебательного процесса, возникающих из-за различия в скоростях миграции заряда и его инжекции, происходит уравновешивание скоростей и процесс устанавливается. В случае чисто диссоциационного механизма зарядообразования интенсивный процесс диссоциации идет в зоне наиболее высокой напряженности электрического поля — под кончиком иглы. Далее происходит разделение заряда и поэтому структура приэлектродного слоя имеет биполярный характер: у кончика иглы сосредоточен тонкий слой гетерозаряда, далее — относительно толстый слой гомозаряда. Приэлектродный слой не имеет четких границ, и временных неоднородностей зарядовой плотности в струйке ЭГД течения на начальном этапе не наблюдается. Роль конвекции сопоставима с ролью миграции. Поскольку диссоциация у игольчатого электрода приводит к увеличению концентрации отрицательных и положительных ионов, то в центральной струе высоки концентрации ионов обоих полярностей и идет их рекомбинация.